Stavební kameny prvotních galaxií?

Jedním z nejžhavějších problémů současné astrofyziky je hledání prvotních galaxií. Už několik skupin badatelů ohlásilo, že objevili takové galaxie, které poprvé tvoří hvězdy ve velkém množství z plynných oblaků vodíku a helia. Takto vlastně se nejčastěji definuje pojem prvotní galaxie nebo protogalaxie. Ale poslední zpráva z Ústavu pro kosmický dalekohled překonává vše ostatní.

Skupina astrofyziků z Arizonské státní univerzity a Alabamské univerzity (na prvním místě je podepsán graduovaný student–aspirant Sam Pascarelle) letos 4. září oznámila, že objevili pozoruhodný shluk poměrně malých a velmi slabých objektů ve vzdálenosti asi 11 miliard světelných let. Tyto objekty vidíme tedy takové, jaké byly před 11 miliardami světelných let, kdy podle našich představ byl vesmír ještě velice mladý (měl asi tak 16 % dnešního stáří) a prvotní galaxie se patrně teprve tvořily. Typický rozměr 18 pozorovaných útvarů je pouze 2 000 světelných let, což je velice málo v porovnání s rozměry naší Galaxie, která měří napříč asi 100 000 světelných let. Objekty jsou však nahromaděny v kupě, která měří jen asi 2 miliony světelných let napříč. To je shodou okolností trochu méně, než je vzdálenost mezi námi a nejbližší velkou galaxií M 31 v Andromedě, ale na té spojnici není žádný jiný objekt znám. Je rozumné předpokládat, že těch 18 objektů se v dalším vývoji pod vlivem společné gravitační přitažlivosti postupně sjednotilo, možná do jedné velké galaxie či do dvou. Každý z těch 18 objektů obsahuje plyn, prach a několik miliard hvězd. Jsou větší než kulové hvězdokupy v naší galaxii, ale podstatně menší – a podstatně blíže mezi sebou – než typické velké galaxie, jaké pozorujeme v našem okolí dnes.

Velká teoretická otázka kolem vzniku galaxií zní, zda se typická velká soudobá galaxie vytvořila zhroucením jednoho obrovského plynného oblaku, či zda nejdříve vznikly podstatně menší systémy, které se postupně sjednocovaly. Tyto dvě možnosti pozoruhodně souvisejí s problémem, jaké povahy je skrytá nesvítivá hmota, o níž se dnes domníváme, že by mohla tvořit až 90 % veškeré hmoty ve vesmíru. Jestliže hlavní složka skryté hmoty je „studená“, tj. tvořená malými objekty (hnědými trpaslíky, málo hmotnými černými dírami nebo i nějakými poměrně těžkými elementárními částicemi), které se pohybují značně pomalu v porovnání s rychlostí světla, pak lze předpokládat, že se tyto prvotní stavební kameny nejprve shlukovaly do poměrně malých soustav, jako jsou třeba kulové hvězdokupy nebo trpasličí galaxie. Protože byl tehdy vesmír podstatně menší, měly tyto útvary k sobě blízko a počaly se postupně shlukovat do velkých celků – dnešních galaxií. Kdyby naopak podstatná složka skryté hmoty byla „horká“, tj. složená z částic pohybujících se velice rychle (jako jsou třeba neutrina), tvoření malých soustav by bylo velmi obtížné a jen obrovské mraky by měly dostatečnou vnitřní přitažlivost k tomu, aby konečně vytvořily veliké celky rozměrů asi tak velkých, jako jsou dnešní veliké kupy galaxií, a jednotlivé galaxie by pak vznikaly fragmentací.

Takže objev shluku poměrně malých objektů nakupených v malém prostoru silně podporuje představu, že se i naše Galaxie nejspíše tvořila postupně sjednocováním mnoha menších soustav, snad podobně, jako kdysi z jednotlivých kmenů srůstal český národ.